Definisi Bioremediasi Setiap proses yang menggunakan mikroorganisme fungi

Definisi Bioremediasi • Setiap proses yang menggunakan mikroorganisme, fungi, tanaman atau enzim yang dihasilkannya untuk memperbaiki lingkungan yang telah tercemar.

Prinsip Kerja • Metabolisme – Katabolisme: penguraian – Anabolisme: sintesis – Katabolisme dan anabolisme

Cara Kerja: Metabolisme • Membutuhkan N, P, S, trace elements • Periode aklimatisasi= fase lag atau adaptasi • Metabolisme bakteri: – Aerobik – Anaerobik

Tipe bioremediasi Biostimulasi • Nutrien dan kondisi lingkungan Bioaugmentasi • Penambahan mikroba/tanaman Bioremediasi intrinsik • Terjadi secara alami A K U L T U R

Nitrifikasi NH 4+ + 1, 83 O 2 + 1, 97 HCO 3 - 0, 0244 C 5 H 7 O 2 N + 0, 976 NO 3 - + 2, 90 H 2 O + 1, 86 CO 2 Konversi setiap g N-NH 4+ menjadi N-NO 3 - diperlukan: 1. 4, 18 g O 2 terlarut 2. 7, 05 g alkalinitas (1, 69 g C anorganik) Dan dihasilkan: 1. 0, 20 g biomas mikroba 2. 5, 85 g CO 2

Nitrifikasi • Proses: 1. Oksidasi amoniak – Nitrosomonas, Nitrosovibrio, Nitrosococcus, Nitrolobus, Nitrospira 2. Oksidasi nitrit – Nitrobacter, Nitrococcus, Nitrospira

Nitrifikasi vs Heterotrof Nitrifikasi Heterotrof O 2 terlarut 4, 18 4, 71 Alkalinitas 7, 05 4, 36 Biomas mikroba 0, 20 8, 07 CO 2 5, 85 9, 65 • Konversi amoniak oleh bakteri nitrifikasi lebih lambat daripada oleh bakteri heterotrof • Nitrifikasi diperlukan penambahan alkalinitas: kapur, soda • Heterotrof diperlukan penambahan karbon

Denitrifikasi • Konversi nitrat menjadi gas N • Bakteri anaerob keberadaan O 2 tidak diinginkan • Menghasilkan alkalinitas • Bakteri : 14 genera – Pseudomonas, Bacillus, Alkaligenes

Assimilasi • Assimilasi ammonium atau nitrat: 1. Fitoplankton 2. Tanaman

Assimilasi oleh Fitoplankton • Sistem fotoautotrofik • Diperlukan: – Alkalinitas – CO 2 • Menghasilkan: – Biomas fitoplankton – O 2 • Variasi O 2, p. H, konsentrasi ammoniak

Assimilasi oleh Tanaman • Phytoremediasi • Tanaman air: rumput laut, Hydrilla • Tanaman darat: hidroponik, aquaponik

4. Bioremediasi H 2 S • Pada kondisi aerobik: – S organik S 2 - SO 42– SO 42 - bersifat mudah larut dalam air • Pada kondisi anaerobik: – SO 42 - akan digunakan dalam metabolisme bakteri sebagai pengganti O 2 – Bakteri akan mereduksi SO 42 - menjadi gas H 2 S

4. Bioremediasi H 2 S • Bakteri fotosintetik benthik memiliki klorofil menguraikan H 2 S untuk fotosintesis pada kondisi anaerob • Bakteri sulfur ungu dan hijau tumbuh pada daerah anaerob antara batas sedimen dan air • Bakteri fotosintetik non-sulfur: menguraikan bahan organik, H 2 S, NO 2 dan bahan polutan lainnya. • Chromatiaceae dan Chlorobiaceae

4. Bioremediasi H 2 S

Bioremediator Komersial untuk Akuakultur Produk Kandungan Mikroba Produsen Paket nitrifikasi ABIL Bakteri nitrifikasi Tropical Marine Center, London Alken clear-flo 1002 Bacillus sp. Alken Murray Corp, NY Alken clear-flo 1100 Bakteri nitrifikasi Alken Murray Corp, NY Alken clear-flo 1400 3 spesies Bacillus + 2 spesies bakteri nitrifikasi Alken Murray Corp, NY Ammonix Bakteri nitrifikasi Prowins Bio-Tech, India Bactaclean Bakteri nitrifikasi Enviro-Comp, USA Biogreen Bacillus subtilis Activa Biogreen, USA Biostart Bacillus sp. Bio-CAT, USA

Bioremediator Komersial untuk Akuakultur Produk Kandungan Mikroba Produsen BRF-13 A Nitrobacter, Nitrosomonas Enviro-reps, USA BRF-1 A Bakteri nitrifikasi Enviro-reps, USA BRF-4 Nitrobacter, Nitrosomonas Enviro-reps, USA BZT Aquaculture Bakteri nitrifikasi United-Tech, USA Detrodigest Bacillus sp NCSSH, India Eutroclear Bakteri nitrifikasi Bioremediate, USA Nitroclear Nitrobacter, Nitrosomonas Bioremediate, USA PBL-44 Bakteri nitrifikasi/Bacillus sp Enviro-reps, USA

Bioremediator Komersial untuk Akuakultur Produk Kandungan Mikroba Produsen Probac BC Bacillus sp. Synergy Biotechnologies, India Pronto Bacillus sp. Hort-Max, New Zealand Ps-1 Pseudomonas sp. NCAAH, India Remus Bakteri nitrifikasi Avecom, Belgia Super PS Bakteri sulfur CP aquaculture, India

Penerapan Prinsip Bioremediasi • Bioremediasi: – Langsung secara in situ – Sistem pengolahan limbah budidaya terpisah • Sistem pengolahan limbah budidaya: – Sistem resirkulasi – Sistem konvensional – Sistem alami: Bioremediasi intrinsik

Sistem Pengolahan Limbah Konvensional 1. Perlakuan primer 2. Perlakuan sekunder

BIOSTIMULASI • Menyediakan kondisi optimal untuk mikroorganisme/tanaman • Menyediakan nutrien

BIOSTIMULASI: Lingkungan Temperatur Cahaya p. H Potensial redoks

BIOSTIMULASI: Nutrien Oksigen Karbon Nitrogen Fosforus Sulfur TEKNOLOGI BIOFLOK

Teknologi Bioflok (BFT) Paka n Cahaya Sumber karbon NO TAN 3 NO Sisa pakan Fese s 2 Bioflok N 2

Teknologi Bioflok (BFT) • Dengan penambahan karbon organik kelebihan nitrogen dalam sistem budidaya dikonversi menjadi biomas bakteri. • Biomas bakteri bioflok

Teknologi Bioflok (BFT) • Bioflok : mikroorganisme pembentuk flok, bakteri filamen, partikel, koloid, polimer organik, kation dan sel-sel mati. • Mengapa bakteri membentuk flok? ? – Pembentukan habitat mikro – Perlindungan dari predator – Peningkatan difusi nutrien

Teknologi Bioflok (BFT) • Aplikasi BFT: – Perbaikan kualitas air – Peningkatan efisiensi pemanfaatan protein – Penurunan biaya pakan – Biosekuriti • Budidaya ikan nila dan udang

Aspek Penting dalam BFT 1. Intensitas pengadukan § § Mempengaruhi struktur dan ukuran flok Pengadukan terlalu kuat: ukuran flok lebih kecil Manipulasi input energi Penggunaan jenis aerator yang tepat

Aspek Penting dalam BFT 2. Oksigen terlarut § Dipengaruhi oleh pengadukan dan aerasi § Mempengaruhi aktivitas metabolisme bakteri § Mempengaruhi struktur flok o DO tinggi: flok lebih besar dan padat o DO rendah: bakteri filamen mendominasi floc terapung

Aspek Penting dalam BFT 3. Sumber C § Penambahan C: 1. Langsung ditambahkan 2. Dicampur dalam pakan § Sumber C: molase, glukosa, tapioka, glyserol, … § Mempengaruhi komposisi kimia (protein, lemak, asam lemak) bioflok

Aspek Penting dalam BFT 4. Laju akumulasi bahan organik § Mempengaruhi komposisi mikroba pembentuk flok § Dipengaruhi oleh metode pemberian pakan 5. Temperatur § Mempengaruhi komposisi kimia bioflok, DO, laju metabolisme, pertumbuhan organisme budidaya 6. p. H § Mempengaruhi stabilitas bioflok

Contoh Perhitungan Kebutuhan C 1. 2. 3. 4. Asumsi: kepadatan ikan 50 kg/m 3 Pemberian pakan – – – 2%BB/hari Pakan mengandung 30% protein Protein mengandung 16% N Jumlah pakan per hari = 1000 g/m 3 Jumlah protein yang masuk ke kolam = 30% x 1000 = 300 g/m 3/hari 5. Jumlah N yang masuk ke kolam = 16% x 300 = 48 g/m 3/hari 6. 75% dari total N tersebut masuk ke dalam air 7. Jumlah N yang masuk ke dalam air = 75% x 48 = 36 g/m 3/hari 8. Rasio C/N yang dibutuhkan oleh mikroorganisme = 10 9. Jumlah C yang perlu ditambahkan = 10 x 36 = 360 g/m 3/hari 10. Hampir semua bahan karbon organik mengandung 50% C 11. Jumlah sumber karbon organik yang harus ditambahkan ke kolam = (100%/50%) x 360 = 720 g/m 3/hari